開發利用水體蘊藏的能量的生產技術。天然河道或海洋內的水體，具有位能、壓能和動能三種機械能。水能利用主要是指對水體中位能部分的利用。
河道中水的位能在自然狀態下絕大部分都消耗於沿途摩擦作用，或挾帶沙石、沖刷河床等作功過程中。因此即使高山上的水流具有大量位能，但它向下流達海洋時，其位能亦已消失殆盡。要開發利用水的位能，首先必須將位能彙集一處，形成集中的水位差。例如在河道上築壩壅高水位（圖a），或者修築平緩的引水道與原河道間構構成很大落差(圖b)，或者利用天然瀑佈等。然後，通過簡單機械作功或通過水電站，將水能轉變為電能。此外，在沿海地區，還可以利用海灣水面的潮汐漲落時所具有的位能，造成集中的水位差發電（見潮汐電站）。
在圖中，設河道上斷面1和2處的位能分別為E1和E2，兩斷面間可以利用的能量E等於其位能之差，若記兩斷面的水位差為H，流動水體的體積為W，水的容重為γ，流量為Q，則
，其功率
，實際利用時，一部分能量將消耗在引水道、
水輪機和
水輪發電機等設備上。其可用的功率為：
N＝9.81
H
Q
z。式中
N為功率(kW)；
H為水頭，也即水位差(m)；
Q為流量(m
3/s)；
z為總效率，一般在0.7～0.9之間。可見，水頭
H越高，流量
Q越大，可以獲得的發電功率也越大。
早在2000多年前，在埃及、中國和印度已出現水車、水磨和水碓等利用水能於農業生產。18世紀30年代開始有新型水力站。隨著工業發展，18世紀末這種水力站發展成為大型工業的動力，用於面粉廠、棉紡廠和礦石開采。但從水力站發展到水電站，是在19世紀末遠距離輸電技術發明後才蓬勃興起。
水能利用的另一種方式是通過水輪泵或水錘泵揚水。其原理是將較大流量和較低水頭形成的能量直接轉換成與之相當的較小流量和較高水頭的能量。雖然在轉換過程中會損失一部分能量，但在交通不便和缺少電力的偏遠山區進行農田灌溉、村鎮給水等，仍不失其應用價值。20世紀60年代起水輪泵在中國得到發展，也被一些發展中國傢所采用。
水能利用是水資源綜合利用的一個重要組成部分。近代大規模的水能利用，往往涉及整條河流的綜合開發，或涉及全流域甚至幾個國傢的能源結構及規劃等。它與國傢的工農業生產和人民的生活水平提高息息相關。因此，需要在對地區的自然和社會經濟綜合研究基礎上，進行微觀和宏觀決策。前者包括電站的基本參數選擇和運行、調度設計等。後者包括河流綜合利用和梯級方案選擇、地區水能規劃、電力系統能源結構和電源選擇規劃等。實施水能利用需要應用到水文、測量、地質勘探，水能計算、水力機械和電氣工程、水工建築物和水利工程施工以及運行管理和環境保護等范圍廣泛的各種專業技術。
參考書目
C.Simeons，Hydro-power，Pergamon Press，Oxford，1980.